本发明专利技术公开的是海上平台输油管道位移补偿装置，减少或避免海洋环境对输油管道摆动造成的影响。本位移补偿装置包括波纹管，还设有摆动副和滑动副，将波纹管安装在滑动副中，摆动副与滑动副焊接。摆动副起万向调节作用，滑动副起伸缩补偿作用，使输油管道减少或避免所受海洋环境的影响。本装置应用在海洋平台的输油管道上，可以应对海洋上的特殊环境和工作条件，可以有效补偿输油管道随波逐流的伸缩位移量，保护输油管道的安全使用，又保护了海洋环境免遭原油泄漏的污染。本管道位移补偿装置重量轻，安装方便，利于平台施工，提高了作业效率。摆动管和补偿管运动灵活，补偿效果理想，能有效避免输油管道受到的冲击损坏，降低生产成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油工业海上平台输油管道的位移补偿设施，特别是海上平台输油管道位移补偿装置，减少或避免海洋环境对输油管道摆动造成的影响。
技术介绍
海洋平台的输油管线或称输油管道采用钢 质单层管结构，由各卫星平台输送至中心平台。输油管线与立管桩及采油井间均为“硬”连接，即没有补偿装置；然栈桥与生产平台是活动连接。当平台遇海况恶劣或强外力撞击时，便会造成立管桩与生产平台之间的相对摆动。如果摆动幅度过大，就会造成管线断裂、疲劳损坏，影响正常生产，特别是原油泄漏后，还会影响到海洋环境。鉴于此，采油企业在输油管线上安装了波纹管补偿器，以补偿管线的位移量，该项技术取得了一定的成效。但到目前为之，该补偿器仍存在一些没能解决的问题1、疲劳、腐蚀破裂。波纹管壁薄，长期振动易疲劳，加上介质含Cr、H2S,腐蚀性强，造成管体破裂而产生泄漏。2、波纹管与法兰连接处疲劳断裂。由于补偿器安装在输油管线的拐角处，补偿平台晃动引起的偏斜，易造成波纹管与法兰连接处的疲劳断裂。3、波纹管产生永久性变形。由于波纹管有一定的位移补偿限制，当补偿量过大而超过其本身的弹性后，波纹管将产生永久性变形，不能复位，补偿效果变差。海上平台的输油管道需要一种应用效果好的海上平台输油管道位移补偿装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供海上平台输油管道位移补偿装置，使输油管道与立管桩及采油井之间也成为活动连接，消除海洋环境对输油管道的影响。保护生产设施，保护海洋环境。本专利技术的技术方案是海上平台输油管道位移补偿装置包括波纹管，还设有摆动副和滑动副，将波纹管安装在滑动副中，摆动副与滑动副焊接。摆动副起万向调节作用，滑动副起伸缩补偿作用，使输油管道减少或避免所受海洋环境的影响。与现有技术相比，本专利技术具有以下显著的效果本专利技术具有摆动副和滑动副两种补偿机构，摆动副可以实现管道的万向调节作用，即摆动管可沿球头座实现圆周360°方向摆动，其摆幅为±15°，补偿管道随栈桥任意方向的摆动。为了保证球头与球头座之间的密封并保证球头的自由旋转，在球头座中设计了球面密封圈，这一方面可扩大密封面，有效增强对流体的密封效果；同时，摆动管下部的球头与球面密封圈的内球面为软配合，这使得其既能实现良好的密封效果，又不致使其压得太死，摆动失效。由补偿管、补偿筒、波纹管等组成的滑动副，补偿管可沿补偿筒的内腔滑动，其最大位移量为300mm。在补偿筒与补偿管之间装有波纹管，用于密封补偿筒与补偿管之间的流体并具有伸缩补偿作用。由于此处未采用橡胶等密封材料，而是用波纹管与补偿管和补偿筒直接连接，实现静密封，故密封可靠，不易泄漏。在考虑材料成本和材质性能的同时，分别选用了 40Cr和20Cr钢经热处理调质制做本装置，即保证了装置的应用性能，又适度降低材料成本。本装置应用在海洋平台的输油管道上，可以应对海洋上的特殊环境和工作条件，可以有效补偿输油管道随波逐流的伸缩位移量，保护输油管道的安全使用，又保护了海洋环境免遭原油泄漏的污染。本管道位移补偿装置重量轻，安装方便，利于平台施工，提高了作业效率。装置内装有限位环，可避免波纹管过度拉伸，保证补偿效果；摆动管和补偿管运动灵活，补偿效果理想，能有效避免输油管道受到的冲击损坏，降低了生产成本。附图说明附图是本专利技术的结构示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术做进一步的详述。参见附图，海上平台输油管道位移补偿装置包括波纹管9，本装置还设有摆动副和滑动副，将波纹管9安装在滑动副中，摆动副与滑动副焊接。摆动副包括球头座、摆动管2、球面密封圈6，摆动管2的球头安装在球头座内，在球头与球头座之间装有球面密封圈6，在球头座的上口安装密封垫4和密封压盖3，密封压盖3与球头座通过稳钉5固定。摆动管2 —端是球头，另一端管体与上连接法兰I连接；球面密封圈6外形筒状，其内腔是半球形，安装在摆动管2的球头两端。因输油管道中的流体介质中含有一定量的H2S、CF等，球面密封圈6选用充填聚四氟乙烯，填充玻璃纤维、MoS2和石墨，它具有良好的耐酸和耐油性能，并具有自润滑性，具体材料特性为摩擦系数为O. 16 O. 18，伸长率为250%，抗拉强度19. 6MPa，负荷变形5. 6%，温度范围-176 316°C，压力等级35MPa。滑动副包括补偿筒7和补偿管11，补偿管11安装在补偿筒7内，在补偿筒7与补偿管11之间安装波纹管9，补偿筒7的下端端口装有密封套筒。补偿管11一端设有台阶，在台阶上方安装限位环8，台阶下方与密封套筒之间安装波纹管9 ;另一端与下连接法兰连接。密封套筒内圆安装防尘圈10。摆动副球头座的下端与滑动副补偿筒7的上端焊接。摆动管2采用40Cr钢经热处理调质制做；补偿筒7、补偿管11、限位环8、密封压盖3、上连接法兰I和下连接法兰均采用20Cr钢经热处理调质制做；波纹管9采用不锈钢316L制做。40Cr 钢含有C:0. 42-0. 49%, Si :0. 17-0. 37%,Mn: O. 50-0. 80%, Cr :0. 80-1. 10%。屈服强度 σ s=540MPa，抗拉强度 σ b=735MPa。20Cr 钢含有 C:0. 18-0. 24%, Si :0. 17-0. 37%,Mn 0. 50-0. 80%, Cr 0. 70-1. 00%o 屈服强度 σ s=540MPa，抗拉强度 σ b=835MPa。比较这两种材料，20Cr的屈服强度和抗拉强度与40Cr相当，都具有优良的综合性能。20Cr的焊接性能和金属韧性优于40Cr，但40Cr的淬火处理硬度高于20Cr。因此补偿筒7、补偿管11、限位环8、密封压盖3等主体部分材料采用20Cr调质，材料韧性较强，不易产生塑性变形。摆动管2采用40Cr，并进行淬火处理，其硬度可达到HRC50 55，抗磨性能优良，磨损较小，保证密封性能。由于本专利技术具有摆动副和滑动副两种位移补偿机构，工作时不存在除输油压力之外的其它外力引起的内应力，故对其进行受力分析时仅考虑流体压力即可。按照厚壁管公式计算以及管径、管壁厚度，摆动副此处的剪切应力，对比40Cr的屈服强度σ s=540MPa，其强度满足工况要求。安装方法本输油管道位移补偿装置在安装之前，必须按照补偿装置的整体长度，从管道上截取相等长度的管道，而后焊接与补偿装置的上连接法兰I和下连接法兰相同的管道法兰。准备好法兰密封垫和16套螺栓、螺母 及弹簧垫圈。将本补偿装置的一端先连接在管道法兰上，再连接补偿装置的另一端，安装时必须垫好法兰密封垫。权利要求1.海上平台输油管道位移补偿装置，包括波纹管(9)，其特征是，本装置还设有摆动副和滑动副，将波纹管(9)安装在滑动副中，摆动副与滑动副焊接。2.根据权利要求I所述的海上平台输油管道位移补偿装置，其特征是，所述摆动副包括球头座、摆动管(2)、球面密封圈￠)，摆动管(2)的球头安装在球头座内，在球头与球头座之间装有球面密封圈￠)，在球头座的上口安装密封垫(4)和密封压盖(3)，密封压盖(3)与球头座通过稳钉(5)固定。3.根据权利要求2所述的海上平台输油管道位移补偿装置，其特征是，所述摆动管(2)一端是球头，另一端管体与上连接法兰(I)连接；球面密封圈(6)外形筒状，其内腔是半球形，安装在摆动管(2)的球头两端。4.根据权利要求2所述的本文档来自技高网...
【技术保护点】
海上平台输油管道位移补偿装置，包括波纹管(9)，其特征是，本装置还设有摆动副和滑动副，将波纹管(9)安装在滑动副中，摆动副与滑动副焊接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：龚俊，岳晟，李恩清，叶俊红，杨柳，梁鸿，张军，韩兵奇，郭俊华，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司海洋采油厂，
类型：发明
国别省市：
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